XLIX OLIMPIADA CHEMICZNA. W probówkach oznaczonych nr 1-3 znajdują się roztwory mieszanin substancji

Podobne dokumenty
2002 Zadania laboratoryjne. ZADANIE 1 Analiza trzech czerwonych roztworów zawierających po dwie substancje nieorg.

Piotr Chojnacki 1. Cel: Celem ćwiczenia jest wykrycie jonu Cl -- za pomocą reakcji charakterystycznych.

ETAP II Za dani e l ab or at or y j n e Razem czy osobno? Nazwa substancji, wzór Stężenie roztworu

W probówkach oznaczonych numerami 1-8 znajdują się wodne roztwory (o stężeniu 0,1

ETAP II heksacyjanożelazian(iii) potasu, siarczan(vi) glinu i amonu (tzw. ałun glinowo-amonowy).

Identyfikacja wybranych kationów i anionów

Zadanie laboratoryjne

ALKACYMETRIA. Ilościowe oznaczanie HCl metodą miareczkowania alkalimetrycznego

Miareczkowanie wytrąceniowe

REDOKSYMETRIA ZADANIA

ANALIZA OBJĘTOŚCIOWA

XLVII Olimpiada Chemiczna

substancje rozpuszczalne bądź nierozpuszczalne w wodzie. - Substancje ROZPUSZCZALNE W WODZIE mogą być solami sodowymi lub amonowymi

Analiza anionów nieorganicznych (Cl, Br, I, F, S 2 O 3, PO 4,CO 3

OBLICZANIE WYNIKÓW ANALIZ I

ETAP II Zadanie laboratoryjne. Wykorzystanie roztwarzania metali w analizie jakościowej

Zadanie laboratoryjne

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 7

Obliczanie stężeń roztworów

Obliczanie stężeń roztworów

W probówkach oznaczonych nr 1 12 znajdują się, ułożone w przypadkowej kolejności, wodne

Związki nieorganiczne

PRZYKŁADOWE ROZWIĄZANIA ZADAŃ

ETAP II Zadanie laboratoryjne

Zadania laboratoryjne

WŁAŚCIWOŚCI NIEKTÓRYCH PIERWIASTKÓW I ICH ZWIĄZKÓW NIEORGANICZNYCH

SPRAWOZDANIE 2. Data:... Kierunek studiów i nr grupy...

Zadania laboratoryjne

XLIX OLIMPIADA CHEMICZNA. W probówkach oznaczonych numerami 1-6 znajdują się wodne roztwory soli nieorganicznych,

ĆWICZENIE 2 WSPÓŁOZNACZANIE WODOROTLENKU I WĘGLANÓW METODĄ WARDERA. DZIAŁ: Alkacymetria

CHEMIA ANALITYCZNA. 1 mol Na 2 CO mole HCl 0, mola x moli HCl x = 0,00287 mola HCl

ETAP II Z a d a n i e l a b o r a t o r y j n e

Analiza ilościowa ustalenie składu ilościowego badanego materiału. Można ją prowadzić: metodami chemicznymi - metody wagowe - metody miareczkowe

Fragmenty Działu 5 z Tomu 1 REAKCJE W ROZTWORACH WODNYCH

3p - za poprawne obliczenie stężenia procentowego i molowego; 2p - za poprawne obliczenie jednej wymaganej wartości;

INŻYNIERIA PROCESÓW CHEMICZNYCH

HYDROLIZA SOLI. ROZTWORY BUFOROWE

RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW.

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

Spis treści. Wstęp... 9

SEMINARIUM Z ZADAŃ ALKACYMETRIA

Reakcje utleniania i redukcji Reakcje metali z wodorotlenkiem sodu (6 mol/dm 3 )

ETAP III ZADANIE 1

Pierwiastki bloku d. Zadanie 1.

PRACOWNIA PODSTAW CHEMII ANALITYCZNEJ -OPISY ĆWICZEŃ

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

XXIII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2015/2016

INŻYNIERIA PROCESÓW CHEMICZNYCH

XXII OGÓLNOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY DLA MŁODZIEŻY SZKÓŁ ŚREDNICH

Etap III. Mieszanina drogowa do posypywania dróg pokrytych lodem składa się z NaCl, CaCl 2 i

Ćwiczenie 1. Badanie wypierania wodoru z wody za pomocą metali

MECHANIZMY REAKCJI CHEMICZNYCH. REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE GRUP FUNKCYJNYCH ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 6. Manganometryczne oznaczenia Mn 2+ i H 2 O 2

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

Zakres wymagań z przedmiotu CHEMIA ANALITYCZNA dla II roku OML

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

ĆWICZENIA LABORATORYJNE WYKRYWANIE WYBRANYCH ANIONÓW I KATIONÓW.

6. ph i ELEKTROLITY. 6. ph i elektrolity

ĆWICZENIE 1. Aminokwasy

Precypitometria przykłady zadań

ĆWICZENIE NR 1 Analiza ilościowa miareczkowanie zasady kwasem.

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

RÓWNOWAŻNIKI W REAKCJACH UTLENIAJĄCO- REDUKCYJNYCH

Część laboratoryjna. Sponsorzy

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

REAKCJE UTLENIAJĄCO-REDUKCYJNE

Część I. TEST WYBORU 18 punktów

- w nawiasach kwadratowych stężenia molowe.

Dysocjacja elektrolityczna, przewodność elektryczna roztworów

Ćwiczenie 1. Reakcje charakterystyczne miedzi(ii)

SPRAWOZDANIE do dwiczenia nr 7 Analiza jakościowa anionów I-VI grupy analitycznej oraz mieszaniny anionów I-VI grupy analitycznej.

Zadanie 2. [2 pkt.] Podaj symbole dwóch kationów i dwóch anionów, dobierając wszystkie jony tak, aby zawierały taką samą liczbę elektronów.

PRACOWNIA ANALIZY ILOŚCIOWEJ. Analiza substancji biologicznie aktywnej w preparacie farmaceutycznym kwas acetylosalicylowy

STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH. DYSOCJACJA JONOWA. REAKTYWNOŚĆ METALI

ĆWICZENIE 10. Szereg napięciowy metali

ETAP II Z a d a n i e l a b o r a t o r y j n e

MIARECZKOWANIE ALKACYMETRYCZNE

Materiały dodatkowe do zajęć z chemii dla studentów

Pracownia analizy ilościowej dla studentów II roku Chemii specjalność Chemia podstawowa i stosowana. Argentometryczne oznaczanie chlorków w mydłach

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

HYDROLIZA SOLI. 1. Hydroliza soli mocnej zasady i słabego kwasu. Przykładem jest octan sodu, dla którego reakcja hydrolizy przebiega następująco:

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

Zagadnienia z chemii na egzamin wstępny kierunek Technik Farmaceutyczny Szkoła Policealna im. J. Romanowskiej

CHEMIA BUDOWLANA ĆWICZENIE NR 2

Ćwiczenie 5. Badanie właściwości chemicznych aldehydów, ketonów i kwasów karboksylowych. Synteza kwasu sulfanilowego.

ANALIZA MIARECZKOWA. ALKACYMERIA

Zadania laboratoryjne

8. MANGANOMETRIA. 8. Manganometria

WYKRYWANIE WIĄZAŃ WIELOKROTNYCH WYKRYWANIE WIĄZAŃ WIELOKROTNYCH

Scenariusz lekcji w technikum zakres podstawowy 2 godziny

TWARDOŚĆ WODY. Ca(HCO 3 ) HCl = CaCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2. Mg(HCO 3 ) 2 + 2HCl = MgCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2

Analiza miareczkowa. Alkalimetryczne oznaczenie kwasu siarkowego (VI) H 2 SO 4 mianowanym roztworem wodorotlenku sodu NaOH

1. OBSERWACJE WSTĘPNE

1. OBSERWACJE WSTĘPNE

Nazwy pierwiastków: ...

X Jubileuszowy Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2017/2018. ETAP II r. Godz

ĆWICZENIE 1. Aminokwasy

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2016/2017 ETAP TRZECI

Inżynieria Środowiska

Transkrypt:

O L I MP IA DA 1954 49 2002 C HEM I C Z NA XLIX OLIMPIADA CHEMICZNA Komitet Główny Olimpiady Chemicznej ETAP III ZADANIA LABORATORYJNE ZADANIE LABORATORYJNE 1 W probówkach oznaczonych nr 1-3 znajdują się roztwory mieszanin substancji nieorganicznych. W skład związków nieorganicznych wchodzą następujące metale: chrom, kobalt, mangan, pallad, potas i żelazo. Metale mogą tworzyć kationy jak i aniony. W kationach są na najbardziej trwałym stopniu utlenienia, a w anionach tlenowych są na maksymalnym stopniu utlenienia. Jako aniony występują także bromki, siarczany(vi) oraz tiocyjaniany. W badanym roztworze znajdują się jony dwóch soli. Każdy jon metalu występuje w mieszaninach tylko raz. Obecność rodanków wyklucza bromki i odwrotnie. Bromki i tiocyjaniany mają właściwości redukujące. Jeśli w roztworze występują aniony badanych metali, to kationem może być wyłącznie K. Z wymienionych metali pierwiastek o najwyższym potencjale w szeregu napięciowym metali tworzy w środowisku kwaśnym żółty, kłaczkowaty osad z odczynnikiem charakterystycznym dla niklu. Z jodkami, dla ich niewielkiego stężenia, jony tego metalu wytrącają czarny osad, rozpuszczalny w nadmiarze KI (czerwonobrunatny). Podobnie jak jodki działają rodanki, z tym, że osad rodanku jest czerwony. Bromkowe i tiocyjanianowe kompleksy tego metalu są czerwone. metali. Wodorotlenek żelaza(iii) strąca się przy ph znacznie niższym niż wodorotlenki pozostałych

Dysponujesz odczynnikami: 1. AgNO 3, roztwór o stężeniu ok. 0,1 mol dm -3 2. BaCl 2, 5% roztwór 3. Kwas askorbinowy 4. HNO 3, roztwór o stężeniu 0,5 mol dm -3 5. KI, 5% roztwór 6. Alkohol amylowy 7. roztwór skrobi Możesz korzystać z odczynników przygotowanych dla zadania II. Dysponujesz dziesięcioma probówkami, pipetą do odsysania roztworów, trzema papierkami wskaźnikowymi. Badane roztwory rozcieńczaj wodą destylowaną z tryskawki, porcje cieczy do prób odmierzaj za pomocą pipet. Gospodaruj badanymi roztworami oszczędnie, odczynniki dodawaj powoli, obserwuj zachodzące zmiany. 1. Przedstaw dokładny tok rozumowania mający na celu identyfikację mieszanin z uwzględnieniem równań zachodzących reakcji. 2. Podaj jakie jony znajdują się w oznaczonych cyframi probówkach. Uzasadnij identyfikację. Identyfikacja uzyskana jedynie drogą eliminacji będzie niżej punktowana. ZADANIE LABORATORYJNE 2 W kolbie miarowej o pojemności 250 cm 3, oznaczonej literą P, masz trójskładnikową mieszaninę roztworów: kwasu octowego, aldehydu mrówkowego i acetonu. Dwie z wymienionych substancji reagują z jodem (utleniacz), w tym jedna z nich ulega reakcji jodoformowej. Aldehyd mrówkowy w środowisku prawie obojętnym przyłącza siarczan(iv) disodu [analogia do reakcji aldehydów z wodorosiarczanem(iv)] z wydzieleniem jonów OH -, w ilości równoważnej do ilości aldehydu. Kwas octowy jest kwasem słabym, pk a = 4,75, lecz mocniejszym niż kwas siarkowy(iv). Dysponujesz roztworami kwasu solnego, NaOH, jodu w jodku potasu i tiosiarczanu sodu, o stężeniach podanych na butelkach (na stanowisku zbiorczym). Masz także do dyspozycji stały siarczan(iv) disodu, roztwór alkoholowy tymoloftaleiny (zakres działania 9,5 10,5 ph), roztwór alkoholowy fenoloftaleiny (zakres działania 8,4 9,8 ph), oranż metylowy (zakres działania 3,4 4,1 ph ) i roztwór skrobi. Dysponujesz biuretą, dwiema pipetami jednomiarowymi na 25 cm 3 i dwiema 2

kolbkami stożkowymi na 300 cm 3, w tym co najmniej jedną z doszlifowanym korkiem oraz dwiema zlewkami. Przepisy wykonawcze: Acydymetryczne oznaczanie aldehydu mrówkowego Do niemal obojętnego roztworu zawierającego aldehyd mrówkowy i kilka kropli roztworu tymoloftaleiny dodać szczyptę (ok. 0,3 g) siarczanu(iv) disodu. Miareczkować kwasem solnym do odbarwienia roztworu. Wykonać ponownie miareczkowanie drugiej próbki. Jodometryczne oznaczanie aldehydu mrówkowego (acetonu) 25,00 ml próbki wprowadzić do kolby stożkowej ze szlifem. Dodać 25,00 cm 3 roztworu jodu i 10 ml wodorotlenku sodu o stężeniu 1 mol dm -3. Szczelnie zamknąć i pozostawić do odstania na 10 minut w ciemne miejsce. Zakwasić 11 cm 3 kwasu siarkowego i odmiareczkować pozostały jod za pomocą mianowanego roztworu tiosiarczanu sodu. Jako wskaźnika punktu końcowego użyć roztwór skrobi, miareczkować do zaniku granatowo-brązowego zabarwienia. Oznaczanie kwasu octowego Do roztworu zawierającego kwas octowy dodać pipetą jednomiarową 25,00 cm 3 roztworu NaOH. Rozcieńczyć wodą do ok. 75 cm 3, dodać 4 krople roztworu tymoloftaleiny i miareczkować mianowanym roztworem HCl do zaniku niebieskiego zabarwienia. Wykonać ponownie miareczkowanie drugiej próbki. 1. Zaproponuj tok postępowania (wykorzystaj podane przepisy wykonawcze), podaj równania reakcji chemicznych i przedstaw plan doświadczeń mających na celu oznaczenie ilości poszczególnych substancji w mieszaninie. Uwzględnij, że dysponujesz jedną biuretą i dwiema pipetami jednomiarowymi. 2. Jakie jest ph roztworu po zobojętnieniu kwasu octowego (punkt równoważności miareczkowania)? Wyprowadź odpowiednią zależność. Który z podanych wskaźników będzie niewłaś-ciwy przy miareczkowaniu kwasu octowego? Uzasadnij odpowiedź. 3. Podaj ilości kwasu octowego, aldehydu mrówkowego i acetonu w próbce P. 3

ROZWIĄZANIA ZADAŃ LABORATORYJNYCH ROZWIĄZANIE ZADANIA LABORATORYJNEGO 1 Tok rozumowania i reakcje Podane w zadaniu informacje sugerują, że w mieszaninach metale mogą znajdować się (poza potasem) na następujących stopniach utlenienia: Cr(VI), Mn(VII), Fe(III), Co(II), Mn(II), Pd(II). Można wykluczyć obecność Fe(II), Co(III), Mn(III) jako jonów o mniejszej trwałości. Z uwagi na barwę roztworu należy także wykluczyć obecność Cr(III). Tylko chrom i mangan mogą występować w postaci anionów. Intensywnie czerwona barwa roztworu może pochodzić od bromkowych kompleksów palladu lub żelaza(iii), rodankowych kompleksów żelaza(iii), palladu lub kobaltu lub występujących razem żółtych anionów chromu(vi) i fioletowych manganu(vii). Akwakompleksy kobaltu(ii) (z soli CoSO 4 ), a zwłaszcza manganu(ii) (z soli MnSO 4 ) mają niezbyt intensywne czerwone zabarwienie. Chrom i mangan mogą występować w badanych próbkach jako chromian(vi) (dichromian) i manganian(vii). Jako utleniacze chromian(vi) i manganian(vii) nie mogą występować razem z rodankami i bromkami, możliwe jest jednak, że występują obok siebie. Z warunków zadania wiadomo, że bromki i tiocyjaniany nie występują w jednej mieszaninie, natomiast mogą występować obok siarczanów(vi). Należy dokonać identyfikacji anionów wg Tabeli 1. <Tabela 1> Zestawienie wyników pozwala stwierdzić, że 3 identyfikowane mieszaniny mogą zawierać pary jonów: a) chromiany(vi) i manganiany(vii) b) bromki i siarczany oraz c) tiocyjaniany i siarczany Równania reakcji zgodnie z numeracją w Tabeli 1: 1) 2CrO 2-4 2H = Cr 2 O 2-7 H 2 O 2) Cr 2 O 2-7 6I - 14H 2Cr 3 3I 2 7H 2 O 2MnO - 4 10I - 16H 2Mn 2 5I 2 8H 2 O 3) 2Ag CrO 2-4 Ag 2 CrO 4 2Ag 2 CrO 4 2H 4Ag Cr 2 O 2-7 H 2 O Ag Br - AgBr 4

Ag SCN - AgSCN Pd 2 2SCN - Pd(SCN) 2 4) Ba 2 CrO 2-4 BaCrO 4 2BaCrO 4 2H 2Ba 2 Cr 2 O 2-7 H 2 O Ba 2 SO 2-4 BaSO 4 5) MnO 4-8H 5e - Mn 2 4H 2 O 6) Fe 3 e - Fe 2 Cr 2 O 7 2-6e - 14H 2Cr 3 7H 2 O Identyfikacja kationów w mieszaninach: bromki-siarczany i tiocyjaniany-siarczany Czerwona barwa roztworu mieszanin bromki-siarczany i tiocyjaniany-siarczany świadczy, że żelazo, pallad, kobalt i mangan mogą wystąpić w 5 kombinacjach, tak jak w tabeli. Pozostały przypadek można wykluczyć, gdyż mieszanina nie będzie intensywnie czerwona ( Co, Mn, bromki.) Tabela 2 przedstawia kolejno przeprowadzane próby oraz wynikające z nich wnioski. <Tabela 2> Reakcje, zgodnie z numeracją w Tabeli 2 1) 2Fe 3 2I - 2Fe 2 I 2 I 2 2e - 2I - Pd 2 2I - PdI 2 PdI 2 2I - 2- PdI 4 2) Fe 3 3OH - Fe(OH) 3 3) Co 2 OH - Br - Co(OH)Br Mn 2 2OH - Mn(OH) 2 2Mn(OH) 2 O 2 Mn 2 O 3 2H 2 O 5

Za pomocą reakcji charakterystycznych należy potwierdzić wykrywanie kationów: Pd Ostrożne dodanie rozcieńczonego roztworu jodku potasu do próbek zawierających pallad powoduje wytrącenie czarnego osadu jodku palladu. Po oddzieleniu od roztworu osad rozpuszcza się w nadmiarze odczynnika, a roztwór przyjmuje zabarwienie czerwonobrunatne, po rozcieńczeniu - różowe. Barwa ta nie zmienia się po dodaniu kwasu askorbinowego jako reduktora. W obecności rodanków może nie dojść do strącenia osadu, roztwór staje się bardziej czerwonobrunatny. Fe Dodanie do próbek zawierających Fe(III) kwasu askorbinowego jako reduktora powoduje znaczne obniżenie intensywności czerwonego zabarwienia, szczególnie w próbkach zawierających rodanki. Dzieje się tak na skutek redukcji Fe(III) do Fe(II), którego kompleksy bromkowe i tiocyjanianowe wykazują nikłe zabarwienie. Co Dodanie do próbek zawierających Co i rodanki reduktora, a następnie alkoholu amylowego i wytrząśnięcie powoduje powstanie niebieskiego zabarwienia warstwy alkoholu. Wykrycie kobaltu w próbkach zawierających bromki wymaga wcześniejszego zmieszania z próbką zawierającą rodanki i wykonania dalszych czynności jak wyżej Co(H 2 O) 2 (SCN) 2-4 2 ROH Co(ROH) 2 (SCN) 2-4 2 H 2 O Mn Do wszystkich próbek dodać AgNO 3, wytrącić i skoagulować osad, w próbkach o odczynie kwaśnym roztwór zneutralizować. Znad osadu chromianu srebra pobrać fioletową ciecz, zawierającą MnO 4 - i zmieszać z cieczą znad osadu bromku lub rodanku srebra. Powstawanie czarnego osadu świadczy o obecności Mn(II). Na skutek synproporcjonacji z Mn(II) i Mn(VII) powstaje MnO 2. 3Mn 2 2MnO 4-2H 2 O 5MnO 2 4H 2. Identyfikacja mieszanin W zadaniu występują następujące mieszaniny, różnie rozmieszczone w probówkach 1, 2 i 3. Przykładowe rozmieszczenie i sposób rozwiązania podano poniżej. 6

AA 1. CrO 4 2-, MnO 4 -, K BB 1. Pd i Mn oraz bromki i siarczany 2. Pd, Co, bromki, siarczany 2. Fe i Co oraz rodanki i siarczany 3. Fe, Mn, tiocyjaniany, siarczany 3. CrO 4 2-, MnO 4 -, K Uzasadnienie przedstawiono w formie Tabeli 3. Wyniki prób przedstawionych w poszczególnych kolumnach tej tabeli jednoznacznie odpowiadają wynikom reakcji dla poszczególnych próbek, przedstawionych w toku rozumowania. <Tabela 3> ROZWIĄZANIE ZADANIA LABORATORYJNEGO 2. 1. Tok rozumowania W mieszaninie kwasu octowego, acetonu i formaldehydu jedynie kwas octowy reaguje z NaOH. Oznaczanie kwasu octowego polega na miareczkowaniu alkalimetrycznym, gdzie titrantem jest mianowany roztwór NaOH wobec tymoloftaleiny jako wskaźnika: CH 3 COOH NaOH CH 3 COONa H 2 O Gdy do roztworu po odmiareczkowaniu kwasu (ph ok. 8,5) wprowadzi się szczyptę siarczanu(iv) sodu, to następuje reakcja: HCHO Na 2 SO 3 H 2 O HCH(OH)SO 3 Na NaOH Wydzielone jony OH - odmiareczkowuje się kwasem solnym, oznaczając ilość aldehydu mrówkowego. Z uwagi na to, że dysponuje się jedną biuretą można wprowadzić pewne ułatwienie. Do próbki dodaje się znaną ilość (za pomocą pipety jednomiarowej) roztworu NaOH. Część NaOH przereaguje z kwasem octowym, nadmiar zostanie odmiareczkowany za pomocą kwasu solnego. Z różnicy liczby moli wprowadzonego NaOH n NaOH (miareczkowanie porcji roztworu NaOH za pomocą HCl o znanym stężeniu) i kwasu solnego n HCl zużytego na odmiareczkowanie nadmiaru NaOH, znajduje się liczbę moli kwasu octowego n OC. n OC = n NaOH n 1HCl (1) 7

Wprowadzenie do roztworu (po odmiareczkowaniu nadmiaru NaOH) siarczanu(iv) sodu umożliwia oznaczenie formaldehydu n AL. Wydzielone jony OH - odmiareczkowuje się kwasem solnym do zaniku niebieskiego zabarwienia, zużywając n 2HCl moli kwasu n AL = n 2HCl (2) W środowisku alkalicznym z jodem, dodanym w nadmiarze, reaguje aldehyd mrówkowy: 3NaOH I 2 HCHO HCOONa 2NaI 2H 2 O a także aceton: 4NaOH 3I 2 CH 3 COCH 3 CHI 3 CH 3 COONa 3NaI 3H 2 O Nieprzereagowany jod n 1JOD odmiareczkowuje się za pomocą tiosiarczanu: I 2 2S 2 O 2-3 2I - 2- S 4 O 6 Z jednym molem tiosiarczanu reaguje pół mola jodu, tak więc: n 1JOD = 0,5 n TIOS (3) Z różnicy liczby moli wprowadzonego jodu n IOD i tiosiarczanu n TIOS zużytego na odmiareczkowanie nadmiaru znajduje się liczbę moli acetonu n AC i aldehydu mrówkowego n AL. n AL 3 n AC = n IOD 0,5 n TIOS (4) Znając z miareczkowania alkacymetrycznego liczbę moli aldehydu mrówkowego oblicza się liczbę moli acetonu. 3 n AC = n IOD 0,5 n TIOS n AL n AC =1/3 (n IOD 0,5 n TIOS n 2HCl ) (5) 2. W punkcie równoważności miareczkowania kwasu octowego roztworem NaOH występuje roztwór octanu sodu, soli bardzo dobrze zdysocjowanej, a więc sprzężonej z kwasem octowym zasady CH 3 COO -. Zachodzi reakcja: CH 3 COO - H 2 O = CH 3 COOH OH - Stała równowagi tej reakcji wyraża się wzorem: K b = [ OH ][ CH COOH] 3 [ CH COO ] 3 8

przy założeniu, że powstaje tyle samo jonów OH - i cząsteczek niezdysocjowanego CH 3 COOH oraz że stężenie jonów octanowych jest równe stężeniu soli c s można zapisać: K b = [ OH ] c s 2 skąd a ponieważ [OH - ] 2 = K b c s [ OH ][ CH 3COOH][ H ] K w [ CH COO ][ H ] K a K = b = 3 gdzie K w to iloczyn jonowy wody, a K a to stała dysocjacji kwasu octowego. Tak więc 2 K w [ OH ] = cs K a poh = ½ (pk w pk a log c s ) ph = pk w - poh Po podstawieniu wartości liczbowych: ph = pk w - ½ pk w ½ pk a ½ log c s ph = ½ (pk w pk a log c s ) ph = 9,38 ½ log c s Do wyznaczenia punktu końcowego miareczkowania kwasu octowego można zastosować fenoloftaleinę lub tymoloftaleinę, błędem natomiast jest zastosowanie oranżu metylowego. Wartość ph punktu równoważności reakcji zobojętniania powinna pokrywać się z zakresem zmiany barwy wskaźnika lub leżeć możliwie blisko niego. 3 Ilość kwasu octowego, m OC, oblicza się według równań podanych w punkcie 1. Jeśli na 25 cm 3 próbki pobranej z kolby na 250 cm 3, po dodaniu 25 cm 3 mianowanego roztworu NaOH o stężeniu c NaOH, zeszło zeszło średnio V 1HCl cm 3 kwasu solnego o stężeniu c HCl [mol dm -3 ], to ilość kwasu octowego w próbce oblicza się następująco: m OC = 10 (25 c NaOH V 1HCL c HCl ) M OC [g] (1a) gdzie M OC to masa 1 mola kwasu octowego podzielona przez 1000. 9

Ilość aldehydu mrówkowego, m AL, oblicza się według równań podanych w punkcie 1. Jeśli na 25 cm 3 próbki pobranej z kolby na 250 cm 3 po dodaniu siarczanu(iv) sodu zeszło średnio V 2HCl cm 3 kwasu solnego o stężeniu c HCl [mol dm -3 ], to ilość aldehydu mrówkowego w próbce oblicza się następująco: m AL = 10 V 2HCL c HCl M AL [g] (2a) gdzie M Al to masa 1 mola aldehydu mrówkowego podzielona przez 1000. Ilość acetonu, m AC, oblicza się według równań podanych w punkcie1. Jeśli na 25 cm 3 próbki pobranej z kolby na 250 cm 3, po dodaniu 25 cm 3 mianowanego roztworu jodu o stężeniu c JOD zeszło średnio V TIOS cm 3 tiosiarczanu sodu o stężeniu c TIOS [mol/dm 3 ], to ilość acetonu w próbce oblicza się następująco: m AC = 10 (25 c JOD V 2HCL c HCl 0,5 V TIOS c TIOS ) M AC [g] (5a) gdzie M AC to masa 1 mola acetonu podzielona przez 3000. PRZYKŁAD OBLICZEŃ: Masa 1 milimola kwasu octowego M OC = 0,06005 g mmol -1 Masa 1 milimola aldehydu mrówkowego M AL = 0,03002 g mmol -1 Masa 1/3 milimola acetonu M AC = 0,01936 g mmol -1 Stężenie NaOH, c NaOH = 0,0998 mol dm -3 Stężenie HCl, c HCl = 0,1024 mol dm -3 Stężenie Na 2 S 2 O 3, c Na2S2O3 = 0,1075 mol dm -3 Stężenie I 2, c I2 = 0,0985 mol dm -3 Obliczanie ilości kwasu octowego: Na zmiareczkowanie nadmiaru NaOH przy oznaczaniu kwasu octowego zużyto V 1HCl kwasu solnego: 1) 15,30 cm 3 ; 2) 15,40 cm 3 V śr = 15,35 cm 3 Z równania (1a) m OC = 10 (25 0,0998 15,35 0,1024) 0,06005 = 0,5544 g Obliczanie ilości aldehydu mrówkowego: 10

Na zmiareczkowanie jonów OH - przy oznaczaniu aldehydu mrówkowego zużyto V 2HCl kwasu solnego: 1)12,60 cm 3 ; 2) 12,50 cm 3 V śr = 12,55 cm 3 Z równania (2a) m AL = 10 12,55 0,1024 0,03002 = 0,3858 g Obliczanie ilości acetonu: Na zmiareczkowanie nadmiaru jodu zużyto V TIOS roztworu tiosiarczanu sodu: 1) 7,80 cm 3 ; 2) 7,60 cm 3 V śr = 7,70 cm 3 Z równania (5a) m AC = 10 (25 0,0985 12,55 0,1024 0,5 7,70 0,1075) 0,01936 g m AC = 0,1478 g Autorem zadań laboratoryjnych jest Stanisław Kuś. 11

TABELE Tabela 1. Lp Rodzaj próby Wynik próby CrO4 2- Cr2O7 2_ MnO4 - SCN - Br - SO4 2-1. Badanie odczynu Obojętny Kwaśny 2. Właściwości utleniające Roztwór granatowy reakcja z jodkami i skrobią Barwa pozostaje bez zmiany 3. Reakcja z AgNO 3 Osad biały,w obecności Pd czerwonawy, nierozpuszczalny w kwasach Osad żółty, zieleniejący na świetle, nierozpuszczalny w kwasach Osad brunatny, rozpuszczalny w kwasie azotowym z barwą pomarańczową Barwa fioletowa, ewentualnie po 4. Reakcja z BaCl 2 opadnięciu osadu Osad biały, nierozpuszczalny w kwasie azotowym Osad żółty, rozpuszczalny w kwasie azotowym 5. Reakcja z kwasem Odbarwienie roztworu askorbinowym Zmiana barwy na zieloną 1 6. Reakcje z Fe(III) i kwasem askorbinowym Czerwone zabarwienie, znikające po dodaniu reduktora 12

Czerwone zabarwienie, zmieniające intensywność po dodaniu reduktora Tabela 2. Bromki-siarczany Rodanki-siarczany Lp. Rodzaj próby Wynik reakcji Nr zestawu Nr zestawu 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Pd, Pd, Pd, Fe, Fe, Co, Fe, Fe Pd, Pd Fe Co Mn Co Mn Mn Mn, Mn Co Co 1. Reakcja z jodkiem potasu i skrobią, a następnie z kwasem askorbinowym Powstaje granatowe zabarwienie, po dodaniu kwasu askorbinowego roztwór odbarwia się Powstaje czarny osad, rozpuszczalny w nadmiarze KI, po dodaniu kwasu askorbinowego pozostaje barwa czerwona Identyfikacja Pd WNIOSEK: Podejrzenie jonów Fe(III) 2. Reakcja z małą ilością rozc. NaOH, ph ok. 5 Wytrącanie brunatnego osadu Fe(OH) 3, Po opadnięciu osadu barwa roztworu ż cz b b cz Identyfikacja Fe(III) 13

WNIOSEK: Podejrzenie następujących Co Mn Mn Co kationów: 3. Reakcja z dużą ilością NaOH, po Wytrąca się biały, brunatniejący na powietrzu osad oddzieleniu Wytrąca się szafirowy osad żelaza Wytrąca się białoszafirowy osad, brunatniejący na powietrzu WNIOSEK: Identyfikacja kationów Co Mn Co Mn Co, Mn Co Mn Co Mn Tabela 3 14

Rodzaj próby Wynik próby AA BB Nr probówki Nr probówki 1 2 3 1 2 3 Odczyn obojętny, lekko kwaśny Właściwości próba pozytywna utleniające Reakcje z małą Osad nie strąca się ilością NaOH strąca się brunatny osad Przypuszczenie Cr(VI), Mn(VII) w 1, Fe w 3, Cr(VI), Mn(VII) 3, Fe w 2, Reakcja z AgNO 3 Reakcja z BaCl 2 Strąca się brunatny osad rozpuszczalny w kwasie, barwa pomarańczowa Strąca się biały osad nierozpuszczalny w kwasie Strąca się żółty osad nierozpuszczalny w kwasie, ciemniejący na świetle Roztwór po oddzieleniu osadu Zadanym reduktorem odbarwia się Strąca się żółty osad rozpuszczalny w kwasie, barwa pomarańczowa Strąca się biały osad nierozpuszczalny w kwasie 15

Wniosek Cr(VI), Mn(VII) w 1, bromki w 2, tiocyjaniany w 3 Siarczany w 2 i 3 Cr(VI), Mn(VII) w 3, bromki w 1, tiocyjaniany w 2 Siarczany w 1 i 2 Reakcja z dużą ilością NaOH Strąca się biały osad, brunatniejący na powietrzu Strąca się szaroniebieski osad, brunatniejący szybko na powietrzu Strąca się szaroniebieski osad, nie brunatniejący na powietrzu Nie strąca się osad, pojawia się lekkie zmętnienie * Przypuszczenie Pd w 2, Co w 2, Mn w 3 Pd w 1, Co w 2 Mn w 1 Reakcja z małą Strąca się czarny osad ilością KI Reakcja z dużą Strącony osad rozpuszcza się ilością KI Wniosek Pd w 2 Pd w 1 Reakcja z kwasem Roztwór odbarwia się askorbinowym Wniosek Fe w 3 Fe w 2 16

Reakcja z alkoholem amylowym, rodankami i Niebieskie zabarwienie warstwy alkoholowej po dodaniu do próbki reduktorem Niebieskie zabarwienie warstwy alkoholowej po zmieszaniu próbek Wniosek Co w 2 Co w 2 Reakcja z MnO 4 - Wytrącanie czarnego osadu Wniosek Mn(II) w 3 Mn(II) w 1 * - po oddzieleniu żelaza Uwaga: Dopuszcza się każde inne logiczne uzasadnienie dokonane z użyciem podanego zestawu odczynników. 17